Машина — огонь! Как тушить электромобили и действительно ли они горят чаще, чем транспорт с ДВС

Кажется, СМИ погорячились назвать электромобили самым безопасным видом транспорта. И хотя пожары среди них — явление редкое, на самом деле проблема намного глубже из-за особенностей тушения.

23 января 2021 года, Южная Корея. Неожиданно загорается Hyundai Motor Kona, получивший недавнее обновление ПО. Власти Сеула вынуждены расследовать происшествие, ведь это не просто очередной случай с автомобилями этой линейки. Летом 2020 по той же причине только на внутреннем рынке страны было отозвано 25 564 Kona EVs. Официальное объяснение — короткое замыкание из-за некачественной сборки батарей. СМИ тут же взрываются кричащими заголовками: «электрички проблемны!»

Но в современной истории автомобилестроения подобные случаи происходят не так уж и часто (здесь можно было привести данные о количестве сгоревших «электричек» в мире хотя бы за последнее десятилетие. Но даже у американской Национальной ассоциации огнеборцев (NFPA) таких данных нет ¯\_(ツ)_/¯).

Единственное, чем может апеллировать СМИ, — опубликованное в январе 2020 года исследование в журнале Fire Technology. Однако его авторы не предоставляют развернутой статистики пожаров хотя бы за последние десять лет, а останавливаются на 2018 году. Но и здесь ученые насчитали всего (!) 18 случаев в мире. Особенно скучно для любителей новостей «погорячее» выглядит еще одна фраза из указанной статьи: «Способность к самовозгоранию при нормальных условиях зарядки, парковки и вождения, обусловленная тепловым разгоном аккумуляторной батареи, делает пожары электромобилей уникальным явлением по сравнению с бензиновыми моделями».

Последнему случаю с Hyundai Motor Kona предшествует целая очередь заметок, где в центре внимания — пожар и автомобиль на электрической тяге. Мы намеренно взяли из строки поиска «Яндекс» и Google события только 2019–2020 годов:

• Июль 2019 г., США, Вирджиния — Chevrolet Bolt EV, причина возгорания неизвестна.
• Август 2019 г., снова Kona EVs (Канада, взрыв, предположительно — перегрев батареи при зарядке машины).
• Август 2020 г., Украина — Tesla Model S, одна из версий — поджог.
• Июнь 2020 г., Чехия — гибрид BMW-330e.
• Октябрь 2020 г., Сеул — отзыв более 77 000 Kona EVs из-за неисправности программного обеспечения, провоцирующего короткое замыкание в аккумуляторных ячейках; в этом же месяце Германия — Opel Ampera-e, причина возгорания неизвестна.
• Январь 2021 года, Шанхай — Tesla Model 3, повреждение аккумулятора из-за механического воздействия на днище машины; Америка (Мичиган) — экспериментальная модель пикапа Lordstown Endurance, причина — неисправный аккумулятор.

И в большинстве заголовков — Tesla, хотя именно эти электромобили официально признаны одним из самых безопасных средств передвижения в мире, прошедших испытания Национального управления безопасностью движения (NHTSA). Кроме того, компания оперативно работает над всеми неисправностями, о которых заявляют клиенты. Например, в далеком 2013 году, после первого инцидента с механической цепью, попавшей под Tesla, корпус батареи остальных электромобилей выпуска усилили титановым щитом.

Почему именно предприятие Илона Маска упоминается чаще других? Причин может быть несколько: от «а кто еще у нас на слуху больше всех» до количества проданных машин.

Национальная американская ассоциация огнеборцев выяснила все потенциальные причины возгорания электромобилей:

1. Экстремальные температуры, высокая влажность или конструкция батареи с дефектами.

2. Неполадки с зарядными станциями, кабелями.

3. Само ДТП или другие механические повреждения аккумулятора.

4. Неправильная технология тушения, после которой возможно повторное возгорание.

5. Поджог или другие внешние пожары (в лесу или на сухостое, рядом с пылающими зданиями, машинами).

Если верить подсчетам, то самая уязвимая часть электромобиля — аккумулятор. На практике литиево-ионные батареи взрываются вот так:

Или так:

Что происходит внутри литий-ионного аккумулятора, в котором получилось короткое замыкание: анод (графит) и катод (оксиды переходных металлов плюс ионы лития), разделенные пористым полимерным сепаратором, взаимодействуют друг с другом. При низких температурах или слишком быстрой зарядке ионы лития не могут встроиться в кристалл анода и образуют «цепочки», разрушающие изоляционный слой между ними. При механическом повреждении аккумулятора реакция происходит еще быстрее.

Гораздо чаще в статистике сгоревших электричек появляются другие варианты: деталь от прицепа или боковые ограждения, пробивающие днище автомобиля во время движения, ДТП или просто нестандартный способ зарядки.

Достаточно вспомнить последний случай с самодельной электрической машиной в России. Детали для авто владелец подыскал на одном из китайских маркетплейсов, заряжал свою «ласточку» из обычной розетки у себя в квартире. Вполне естественно, что машина не выдержала перегрузок и запылала. Но хозяин не унывает и признается журналистам, что готов повторить попытку.

Как комментирует вопрос помощник начальника Минского городского управления МЧС Виталий Дембовский, в автомобиле с ДВС всегда есть три необходимых условия для возгорания: горючая среда (топливо, антифриз и даже изоляция проводки), источник зажигания (как правило, это искра или нагретая до критической температуры поверхность) и кислород. Убрать хотя бы одну вещь из этого списка — пожара не будет.

С ДВС все ясно, а что насчет электромобилей?

Tesla утверждает, что у автомобилей с бензиновым двигателем вероятность возгорания примерно в 11 раз выше, чем у Tesla. В нем говорится, что лучшее сравнение - количество пожаров на 1 миллиард пройденных километров. В нем говорится, что 300 000 автомобилей Tesla на дорогах проехали в общей сложности 7,5 миллиарда миль и было зарегистрировано около 40 пожаров. Это соответствует пяти пожарам на каждый миллиард пройденных миль, по сравнению с частотой 55 возгораний на миллиард миль, пройденных на бензиновых автомобилях.

Пожары на дорогах отнюдь не самая большая причина беспокойств служб спасения. Например, в России за 9 месяцев 2020 года автоаварии занимали 3,6 % от общего числа подобных происшествий. Другое дело, что потушить электромобиль — головоломка даже для иностранных огнеборцев.

В идеальном варианте машину необходимо поднять краном и опустить в резервуар с жидкостью. Желательно, чтобы электромобиль пробыл в таком состоянии несколько дней. Естественно, что после всех процедур восстановить авто невозможно.

Но даже при наличии специальной техники пожарные не готовы к новой для них задаче, признается Тобиас Квинт, один из руководителей германских подразделений ЧС. Например, для того чтобы потушить Tesla, по регламенту требуется 11 тонн воды. Стандартные резервуары вмещают 1–2 тонны.

Следующая сложность — определить конкретную марку пылающего авто. По технике безопасности батарею электромобиля необходимо обесточить, но для этого нужны твердые знания, где находится заветный узел или петля и чем его обрезать. Как пишет «Популярная механика», в Европе эту проблему сейчас пытаются решить, помещая на машине индивидуальный QR-код.

Еще одно перспективное решение для тушения екарс появилось в марте прошлого года в Дании:

Контейнер имеет сопла в полу и на стенах, которые можно использовать как для тушения пламени, так и для охлаждения аккумулятора, который чаще всего находится под автомобилем, чтобы препятствовать выделению тепла. Вода для форсунок обтекает контур, что значительно снижает потребление воды и упрощает сбор воды в дальнейшем и отправку ее на очистку, если она была загрязнена химическими веществами из батареи. Кроме того, в баллоне есть установки с инертным газом.

Проще всего сформулирована суть вопроса в цитате ниже:

То есть пока что пожары екарсов на слуху только из-за новизны продукта. Но масштаб проблемы однозначно будет расти пропорционально количеству купленных в мире электромобилей. По данным портала EV Volumes, на конец 2020 года по дорогам уже ездит 3,24 млн машин на электрической тяге.

Можно ли снизить их пожароопасность? Да. И Стивен Риссер, и другие ученые считают, что в скором будущем это все-таки случится.

Если дело только в несовершенстве литий-ионных батарей, то современные разработки вскоре полностью должны решить эту проблему. Команда инженеров штата Пенсильвания изучают возможность использования литий-железо-фосфатных батарей. В январе 2021 они сообщили о первых образцах, которые обеспечат потенциальному электромобилю запас хода в 250 миль с возможностью зарядки за 10 минут. Как комментируют сотрудники Nature Energy, основное преимущество новой батареи — ее способность нагреваться до 140 градусов по Фаренгейту для зарядки и разрядки менее чем за 15 минут и охлаждаться во время покоя.

В устройстве использовали тончайшую никелевую фольгу, один конец которой прикреплен к отрицательной клемме, а другой выходит за пределы ячейки, чтобы создать третью клемму.

Чао-Ян Ван, профессор кафедры машиностроения Пенсильванского университета и его коллеги утверждают: катод имеет термическую стабильность, а основной материал батареи — литий-фосфат железа — не содержит никаких критических материалов, таких как кобальт. Анод не менее безопасен и сделан из крупных частиц графита. Функция самонагрева должна снять риск неравномерного осаждения лития на аноде, а значит, и потенциально опасные литиевые всплески. Единственное, что может привести электромобиль, оснащенный такой батареей, к пожару — человеческий фактор. А эту вещь проконтролировать в полной мере не может даже гигант Tesla, в чем откровенно признается ее CEO Элон Маск.

А огнеборцы видели всякое. «Электромобили — это что, вызов? Да, это вызов, — прокомментировал одну из аварий капитан пожарного департамента Сан-Хосе Митч Мэтлоу. — Каждый раз, когда выпускают новую модель автомобиля, будь она электрическая, газовая, дизельная, водородная или спиртовая, в ней есть что-то новое, и мы должны подстраиваться, чтобы справляться с этой потенциальной опасностью».

Хотите знать об электромобилях больше — заходите на наш сайт или подписывайтесь на нас в Telegram. Здесь свежие новости доходят до подписчиков еще быстрее!